阿尔泰科技：双剑合璧——超声与激光测厚，为材料“把脉”更精准
2019年，某化工厂在例行设备巡检中，技术人员借助超声波测厚仪对一段外观完好的管道进行检测，发现某一位置的壁厚已减薄至2.1mm。随后紧急更换该段管道，内部检查证实存在严重局部腐蚀，潜在泄漏风险被成功排除。
在工业应用中，厚度测量远不只是简单的“量尺寸”，而是一门高精度的材料诊断技术。它类似于为材料进行精细的CT扫描，能够揭示肉眼难以察觉的内部问题，在质量控制、设备维护等方面发挥着重要作用。最初，工业中主要依赖接触式测量工具如千分尺，但随着技术的发展，超声波、X射线以及激光等非接触式测量手段逐渐成为主流。
不同材料和应用场景对测量方式也提出了不同要求。例如，管道腐蚀检测、玻璃光学参数监测、电缆绝缘层老化评估以及金属板材缺陷识别等任务，都需要根据具体情况选择合适的测量技术。
激光位移测厚——以光为尺，毫厘不差
激光位移测厚技术基于光学三角测量原理。其核心流程是：激光发射器将一束聚焦光打在被测物体表面，反射光经过透镜系统后在光电探测器上成像，形成一个光斑信号。当物体位置发生微小变化时，光斑在探测器上的位置也会发生偏移。通过计算这一偏移量，便可推算出物体表面的位置变化，从而确定其厚度。
为了提升测量稳定性、抵消因振动或位移带来的误差，现代激光测厚系统通常采用双传感器结构。在被测对象上下两侧对称布置两个激光传感器，同时采集上下表面的距离数据。通过两者的差值计算得出最终厚度，这种方式显著提高了测量的抗干扰能力与精度。
实施方案详解
- 信号获取：激光反射光斑投射到CMOS或PSD探测器上，探测器输出与光斑位置成正比的模拟电压信号。
- 数据转换：数据采集卡将模拟信号数字化。16位分辨率的采集卡可将±10V电压范围细分为65536级，具备分辨0.3mV的能力，对应微米级的距离变化。高速采样率确保系统在测量高速运动对象时仍能捕捉足够的数据。
- 厚度计算：采集卡将两个传感器的模拟电压信号V1和V2分别转换为物体上下表面的距离L1和L2，差值即为实际厚度。
典型应用场景
激光测厚特别适用于透明材料（如玻璃）、高反射金属表面以及非接触测量场景。在浮法玻璃生产线中，激光测厚系统可实现0.5%以内的测量误差，且不接触材料表面，避免划伤，同时支持100%在线检测。
超声波测厚——以声为眼，洞察材料内部
超声波测厚技术原理类似于医学B超，通过超声波在材料中传播的特性实现对内部结构的非接触式检测。在均匀材料中传播的超声波，当遇到不同介质界面时会形成反射信号，这些反射信号可用来推算材料的厚度。
技术实现过程
- 信号采集：超声探头接收来自材料底面的回波信号，这些微弱信号是厚度计算的基础。
- 数据处理挑战：系统需要通过高速模数转换卡采集回波信号，以测量底面反射波之间的时间间隔。为满足奈奎斯特采样定理，采样率应为信号最高频率的两倍以上，实践中往往需要达到中心频率的5到10倍。
- 厚度计算：在数字信号处理中，系统识别回波波形的峰值位置，计算相邻回波（如B1与B2）之间的采样点数，结合采样周期得出时间差，从而通过公式推导出材料厚度。
例如，使用5MHz超声探头时，系统通常需要至少50MS/s的采样率。超声采集卡与普通数据采集卡相比，关键区别在于其具备更高的采样速率与动态范围，以确保对微弱回波信号的准确捕捉。
测厚技术：工业安全的守护者
从直观的肉眼观察到依赖精密仪器测量，从粗略估计到定量分析，厚度测量技术的演进体现了工业自动化与智能化的发展方向。现代测厚技术不仅提供数字数据，更可评估材料健康状态、预测剩余使用寿命，提前识别潜在故障。
在现代化工厂中，测厚技术已成为预测性维护系统的重要一环。通过周期性检测，企业可实现由“被动维修”向“主动预防”的转变，推动智能制造和安全生产。
无论是用于预防管道泄漏的超声检测，还是用于确保光学系统稳定性的玻璃厚度测量，这些技术都在背后默默保障着工业安全与产品质量。
下一次当你经过一座化工厂、仰望高大的玻璃幕墙或使用各种电器时，或许会想到：在这些看似平常的物体背后，正有无数精密的测厚技术在持续工作，确保这个世界安全高效地运转。